智能控制理论与应用简答题答案

4.1 什么是专家系统?它有哪些基本特征?

专家系统是一类包含知识和推理的智能计算机程序,其内部含有大量的摸个领域专家说的知识和经验,能够利用人类专家的知识和解决问题的方法来处理该领域的问题

基本特征有:

a、具有专家水平的专门知识，以提高系统的鲁棒性

b、能够进行有效的推理，系统专家具有启发性，能够运用人类的知识和经验进行启发式的搜索，试探性的推理，不精确的推理或

者不完全的推理

c、专家系统的透明性和灵活性，透明性是指在回答问题时可以给出解决问题的依据；灵活性是指各种数据库和推理机相分离，有

利于知识的扩充和升级。

d、具有一定的复杂性与难度，专家系统所解决的问题都是半结构或者非结构表且难度较大的问题，从客观上造成可专家系统的困

难性和复杂性。

4.4什么是专家控制系统，其主要特征有哪些

以专家系统作为控制器的系统是专家控制系统

应用专家系统概念和技术，模拟人类专家的控制知识与经验而建造的控制系统，称为专家控制系统a、特征：1具有全面的专家系统结构，完善的知识处理功能和实时控制的可靠性2系统采用黑板等结构，知识库庞大，推理机复

杂，它包括有知识机获取子系统和学习子系统，人机接口需求较高3专家控制器，多为工业专家控制器，是专家控制系统的简化形式，针对具体的控制对象或过程，着重于启发式控制知识的开发，具有实时算法和逻辑功能b、专家控制系统特点：1它在一定程度上模拟人的思维活动规律，能进行自动推理，善于应付各种变化，具有透明性和灵活性；2

他可以不断监督生产过程，实现特定性能指标下的优化控制，能处理大量低层信息，可进行操作指导；3相对传统控制，扩展了许多功能，如复杂系统的高质量控制、故障诊断和熔错控制、参数和算法的自动修改、不同算法的组合等；4深层知识的引入可以弥补专家经验的不足，可以自动消除决策冲突

4.5 专家控制系统的基本构成原理是什么？

专家控制系统有知识基系统、数值算算法库、和人—机接口3个并发运行的子过程。3个运行子过程之间的通信是通过5个邮箱进行的，分别为：出口邮箱、入口邮箱、应答邮箱、解释邮箱和定时器邮箱。

系统的控制器由位于下层的数值算法库和位于上层的知.识基系统两大部分组成，数值算法库包含的是定量的解析知识，进行数值运算、快算、精确。由控制、辨识、和监控3类算法组成，按照常规编程直接作用于受控过程，拥有最高的优先权。5-1 表征仿人智能行为的特征变量有哪些？这些特征变量分别从何种角度描述了系统动态过程的误差变化趋势？

(1)偏差(误差e)：；(2)偏差变化()：；(3)；(4);(5)｜｜(6)｜｜;(7)二次差分:. :相邻两次误差变化之积构成了一个表征误差出现极值状态的特征量，若<0表明出现极值，>0表明无极值。｜｜:误差变化与误差e 之比的绝对值大小，描述了系统动态过程中误差变化的姿态。｜｜：当前时刻误差变化与前一时刻误差变化之比的绝对值的大小，反映了误差的局部变化趋势，也间接表示出前期控制效果。：误差变化的变化率，即二次差分，它是描述动态过程的一个特征量。5-2 仿人智能控制有哪些主要类型？试述各类型的工作原理。

（1）基于规则的仿人智能控制。特点是总结人的控制经验，模仿人的控制行为，以产生规则描述人在控制方面的启发与直觉推理行为。控制器对误差及其变化规律的关系特征进行识别，判断系统处于两种不同的运动状态，并分别采用比例控制和增益抑制两种不同的控制模态。控制器输出U由误差峰值特征记忆和先验知识与当前误差e的关系决定：>0或e=0时，判断误差处于增大过程，采用比例控制模态以加大输出控制量；当=0时，判断误差达到极值，控制器切换为增益抑制模态；随后系统会出现，控制器判断误差进入减小过程，故采用开环保持控制模态。在整个控制过程中，仿人智能控制器不断重复“比例→抑制→开环保持”模态转换。（2）分层递阶智能控制。主要包括组织级、协调级和执行级三层。并按照自上而下精度程度渐增，智能程度渐减的原则进行功能分配。将这种控制思想应用于控制器的设计中，并按照被控量偏差和偏差变化率的大小进行分层递阶控制，各分层控制策略采用仿人智能控制方案来实现工业过程控制系统的自动、稳定和优化运行。控制算法是：（1）当过程负荷大范围改变时（系统偏差较大），采用仿人操作的专家控制策略；（2）当偏差e(t)和偏差变化量稍大时，选用模糊控制；（3）当偏差e(t)和均较小时，采用参数自整定PID控制和自寻优学习控制。

（3）仿脑智能控制。使用感觉中枢、思维中枢和行为中枢，分别模拟人脑的感知智能、思维智能和行为智能。

6.1遗传算法的基本原理？

遗传算法的基本原理是基于达尔文的进化论和孟德尔的基因遗传学原理。

6.2遗传算法有那些基本操作？如何通过这些操作体现进化论和遗传学说的思想？

复制操作：按照适配度进行串复制的含义是适配度越大的串，在下一代中将有更多的几率提供一个或多个子孙。这个操作步骤主要是模仿自然选择现象，将达尔文的适者生存理论用于串的复制。此时，适配度相当于自然界中的一个生物为了生存所具备的各项能力的大小，他决定了该串是被复制还是被淘汰。

交叉操作：分两步，一是将复制产生的匹配池中的成员随机两两匹配，第二步是进行交叉繁殖，则通过交叉繁殖将产生更强的适应性，即交叉保持更适应生存的串。

变异操作：其目的是为了防止丢失一些有用的遗传因子，特别是当种群中的个体，经遗传运算可能使某些串位的值失去多样性，从而可能失去检验有用遗传因子的机会，变异操作可以起到恢复串位多样性的作用，相当于基因突变。

6.3 什么是遗传算法的适配值？对于给定的优化问题，如何确定适配值？

答：适配值是由适配度函数计算出来的，其表示此个体串符合解决问题的程度，适配值决定复制过程中个体串进行复制的个数。确定适配值就是确定适配度函数，适配度函数由目标函数变换而成的。由以下三种方法确定适配度函数：

(1)直接以待求解的目标函数作为适配度函数。

(2)界限构造法，若目标函数为最小问题，则

{max

max

)

(

),

(

c

其他

,

))

(

(x

x

f

x

f

x

f

F<

-

=

其中，c max

为

)

(x

f的最大估计值。若目标函数为最大问题，则{min

min

)

(

,

)

(

其他

,

))

(

(x

x

f

c

x

f

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F>

-

=

，其中，

c min为

)

(x

f的最小估计值。

(3)若目标函数为最小问题，则

)

(

,0

,

)

(

1

1

))

(

(≥

+

≥

+

+

=x

f

c

c

x

f

c

x

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F

若目标函数为最大问题，则

)

(

,0

,

)

(

1

1

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(≥

-

≥

-

+

=x

f

c

c

x

f

c

x

f

F

其中c为目标函数界限的保守估计值。